KR101721118B1 - 코팅 재료를 살포하기 위한 부재 및 프로젝터, 그리고 그러한 살포기를 이용한 살포 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코팅 재료를 살포하는 회전식 살포기(P)에 관한 것으로서, 그 살포기는 고정 몸체(2), 살포 부재(1), 살포 부재(1)를 회전축(X1) 주위로 회전시키는 수단(T), 및 살포 부재(1)에 코팅 재료를 공급하는 수단(21)을 포함한다. 코팅 재료용 살포 부재(1)는 코팅 재료를 수용하기 위한 유동 표면(11)과 코팅 재료를 살포하기 위한 에지(12)를 포함한다. 회전식 살포기(P)는, 에지(12)로부터의 상류에서 유동 표면(11)에 의하여 한정된 공간의 반경방향(Y1) 내측에 위치된 영역 안으로 공기를 분사하는 수단(3)을 더 포함하며, 상기 공기 분사 수단(3)은 코팅 재료 공급 수단(21)으로부터 분리되어 있다. 공기 분사 수단(3)은 유동 표면(11)의 상류측 부분(11.1)에 배치된 공기 토출기(30)를 포함하고, 그것은 상기 표면(11)의 중앙 부위(11.3) 안으로 공기를 분사한다.
Description
본 발명은 코팅 재료용 회전식 프로젝터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 코팅 재료를 위한 회전식 살포 부재에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 회전식 프로젝터를 이용하여 코팅 재료를 살포하는 방법에 관한 것이다.
자동차 차체와 같은 코팅되어야 할 대상물 상에 코팅 재료를 적용하기 위하여, 회전식 프로젝터를 이용하는 전통적인 살포방법이 이용된다. 코팅 재료는 코팅될 대상물에 액적(droplet)의 형태로 투사(project)될 것으로 의도되는 임의의 재료를 의미하는바, 이와 같은 것에는 윤택제(finish), 페인트, 또는 바니쉬(varnish)나, 식물 등에 살포될 것으로 의도되는 식물위생용 재료(phytosanitary material) 등과 같은 것이 있다.
코팅 재료를 투사하기 위한 회전식 프로젝터는, 압축 공기 터빈(compressed 공기 터빈)과 같은 회전방식의 구동 수단의 영향 하에서 고속으로 회전하는 살포 부재를 포함한다. 그러한 살포 부재는 일반적으로 회전 대칭형 기하형태의 보울(bowl)의 형태를 취하며, 코팅 재료의 제트류(jet)를 형성할 수 있는 적어도 하나의 살포 에지(spraying edge)를 포함한다. 또한 회전식 프로젝터는 살포 부재에 코팅 재료를 공급하기 위한 수단과, 회전 수단을 수용하는 고정 몸체를 포함한다.
회전 부재의 에지에 의하여 살포되는 코팅 재료의 제트류는, 코팅 재료의 유동 속도(flow rate) 및 보울의 회전 속도와 같은 파라미터(parameter)들에 의존하는 전체적으로 원뿔형의 형상을 취한다. 제트류의 형상을 제어하기 위하여, 종래 기술의 회전식 프로젝터에는 일반적으로 수 개의 오리피스(orifice)들이 구비된다. 이 오리피스들은 회전식 프로젝터의 몸체에 형성되되, 보울의 외측 주변부(outer perimeter)에 원을 이루며 보울의 대칭 축에 중심을 두고 배치된다. 이 오리피스들은 공기의 제트류를 배출하도록 의도되어서, 코팅 재료의 제트류의 형상을 형성하는 것을 가능하게 한다.
JP-A-8 071 455 에는 그러한 회전식 프로젝터가 기재되어 있는바, 여기에서는 균일하게 침적된 페인트 필름을 얻기 위하여, 그리고 보울의 하류에 존재하는 진공을 감소시키도록, 보울의 외측 주변부로부터 배출되는 공기 제트류가 의도된다.
그러나, 그러한 회전식 프로젝터는 상대적으로 높은 공기 속도를 유도하게 되는데, 이것은 코팅될 대상물 상의 코팅 재료의 적용(application)을 질적으로 그리고 양적으로 열화시킬 위험이 있다.
일 측면에서 질적으로는, 그러한 회전식 프로젝터를 이용하여 코팅된 대상물이 충돌(impact)들을 갖게 되는데, 그 충돌들에서의 프로파일(profile)은 종종 불규칙하고 일반적으로 매우 강건하지 못하다. 코팅 재료의 회전식 프로젝터로부터의 충돌의 강건도(robustness)는, "충돌 폭", 즉 코팅될 대상물과 회전식 프로젝터 간의 상대 움직임의 방향에 대해 직각인 방향에서 볼 때에 중간 또는 상측의 침적된 두께 부위의 폭을, 스커트 공기 유동 속도(skirt air flow rate)와 같은 특정 파라미터의 함수로서 나타내는 곡선의 규칙성(regularity)에 실질적으로 대응된다.
다른 한 측면에서 양적으로는, 그러한 회전식 프로젝터의 침적 처리량(deposition yield)은 상대적으로 제한된다. 전달 효율(transfer efficiency)이라고도 불리우는 침적 처리량은, 회전식 프로젝터를 이용하여 투사된 코팅 재료의 양에 대한, 코팅될 대상물 상에 침적된 코팅 재료의 양의 비율이다.
DE-A-10 2007 012 878 에 기재된 프로젝터에서는, 공기의 유동이 이용되어서 페인트의 중앙 제트류가 형상화되고 또한 보울의 유동 표면에 대해 주변 유동을 누른다. 보울의 유동 표면 외측에 위치된 공기 분사 수단은, 코팅 재료 충돌의 강건도나 침적 처리량에 작용을 가하는 것을 가능하게 하지 못한다.
본 발명은 특히 전술된 단점들을 해결하는 것을 목적으로 하는바, 보울의 하류에서의 진공을 극복하고, 코팅될 대상물 상에서의 코팅 재료 충돌의 우수한 강건도를 달성하며, 또한 보울의 구성요소들의 오염을 억제하는 것을 가능하게 하는 코팅 재료용 회전식 프로젝터를 제안하고자 한다.
상기 목적을 위하여, 본 발명은 코팅 재료용 회전식 프로젝터(rotary projector)를 제공하는바, 그 회전식 프로젝터는: 고정 몸체(fixed body); 코팅 재료 살포 부재(coating material spraying member); 살포 부재를 회전축 주위로회전시키는 수단; 및 살포 부재에 코팅 재료를 공급하는 수단;을 포함하고, 코팅 재료용 살포 부재는: 코팅 재료를 수용하는 적어도 하나의 유동 표면(flow surface); 및 코팅 재료를 살포하기 위한 적어도 하나의 에지(edge)로서, 유동 표면과 유체 소통(fluid communication)되는, 에지;를 포함한다. 이 회전식 프로젝터는, 에지로부터의 상류에서 유동 표면에 의해 한정된 공간의 반경방향 내측에 배치된 영역 안으로 공기를 분사하는 수단도 포함하고, 상기 공기 분사 수단(air-injecting means)은 코팅 재료 공급 수단으로부터 분리되어 있다. 나아가, 공기 분사 수단은 공기 토출기(air dispenser)를 포함하고, 그 공기 토출기는 유동 표면의 상류측 부분에 배치되어 유동 표면의 중앙 부위 안으로 공기를 분사한다.
본 발명, 특히 공기 토출기의 구성에 의하면, 페인트의 공급 중에 살포 부재 안으로 공기가 분사될 수 있고, 이것은 살포 중에 강건도와 침적 처리량을 향상시킨다. 본 발명의 의미에 있어서, 공기 토출기가 유동 표면의 상류측 부분에 배치된다는 사실은, 공기 토출기가 반경방향으로는 상기 표면에 의해 둘러싸이고 또한 축방향으로는 상기 표면의 적어도 일부분에 위치된다는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 유리하면서도 선택적인 특징들은 다음과 같은바, 이들은 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 모든 조합된 형태로서 적용될 수 있다.
- 공기 분사 수단은 공기의 일부 또는 전부를 유동 표면을 향하여 지향시키도록 구성된다.
- 공기 토출기는, 살포 부재로부터 분리되어 있고, 또한 고정 몸체에 대해 부동적(stationary)이다.
- 공기 토출기는 공기를 분사하는 수단 및/또는 공급 수단에 분리가능하게 고정된 노즐(nozzle)을 포함한다.
- 공기를 분사하는 수단은 살포 부재의 상류에서 연장된 공기 파이프(air pipe)를 포함하고, 공기 파이프의 하류 섹션은 회전축 가까이에서 그에 대해 실질적으로 평행하게 연장되며, 바람직하게는 상기 하류 섹션이 회전축에 대해 동축을 이룬다.
- 코팅 재료를 공급하는 수단은 관(tubing)을 포함하고, 그 관의 하류 섹션은 회전축으로부터 떨어져 이격되어 공기 파이프에 대해 전체적으로 평행하게 연장된다.
- 코팅 재료를 공급하는 수단은 관을 포함하고, 그 관은 튜브형이며 공기 파이프 둘레로 연장된다.
- 공기 토출기는 공기 파이프의 하류측 부분에 만들어진다.
- 공기 토출기는 살포 부재에 고정된다.
- 공기 토출기는, 공기의 흐름을 수용하도록 공기 토출기의 상류에 배치된 적어도 하나의 개구(opening)와, 개구의 하류에서 연장된 적어도 하나의 채널을 구비한다.
- 공기 토출기는 개구의 하류에서 수렴하는 수 개의 채널들(channels)을 구비하고, 그들의 배출 방향들은 유동 표면에 내접하는 입체각보다 크고 또한 2π 스테라디안(steradian)보다 작은 입체각으로 분포되며, 특정 채널들은 유동 표면을 향하는 방위를 갖는다.
- 공기 토출기의 하류측 축방향 표면(downstream axial surface)은 완전히 또는 부분적으로 평면적이다.
- 공기 토출기의 하류측 축방향 표면은, 바람직하게는 구체의 일부분의 형상으로서 곡면을 이룬다.
- 유동 표면은 회전축에 대해 전체적으로 회전대칭을 이루고, 공기 토출기는 회전축 둘레에서 전체적으로 테이퍼진 외측 표면을 가지며, 외측 표면은 유동 표면과 함께 코팅 재료를 위한 통로를 한정한다.
또한, 본 발명은 코팅 재료 살포용 회전 부재(rotary member)를 제공하는바, 이 회전 부재는: 코팅 재료를 공급하는 수단에 의하여 운반되는 코팅 재료를 수용하도록 의도된 적어도 하나의 유동 표면; 및 상기 코팅 재료를 살포하는 적어도 하나의 에지로서, 유동 표면과 유체 소통되는 에지;를 포함한다. 이 회전 부재는, 에지의 상류에서 유동 표면에 의하여 한정된 체적의 반경방향 내측에 위치된 영역 안으로 공기를 분사하는 수단도 포함하고, 공기 분사 수단은 코팅 재료를 공급하는 수단으로부터 분리되어 있다. 공기 분사 수단은, 유동 표면의 축방향과 반경방향에서의 중앙 영역(central region) 안으로 공기를 분사하도록 유동 표면의 상류측 부분(upstream part)에 배치된 공기 토출기를 포함하고, 상기 공기 토출기는 살포 부재와 일체이다.
또한, 본 발명은 위에 기술된 회전식 프로젝터를 이용하여 코팅 재료를 투사(project)하는 방법을 제공하는바, 이 방법은:
살포 부재에 코팅 재료를 공급하는 단계;
살포 부재의 유동 표면의 상류측 부분에 배치된 공기 토출기를 이용하여, 유동 표면에 의하여 한정된 체적의 반경방향 내측에 위치된 영역 안으로 공기를 분사하는 단계; 및
공기 분사 수단 안으로 유동하는 하나 이상의 공기 유동을 연속 모드(continuous mode), 가변 모드(variable mode), 또는 직접 모드(direct mode)로 선택하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하여 특히 전술된 종래 기술의 단점들이 해결되는바, 보울의 하류에서의 진공을 극복하고, 코팅될 대상물 상에서의 코팅 재료 충돌의 우수한 강건도를 달성하며, 또한 보울의 구성요소들의 오염을 억제하는 것을 가능하게 하는 코팅 재료용 회전식 프로젝터가 제공된다.
아래에서 하기의 첨부 도면들을 참조로 하여 비제한적인 예로서 제공되는 상세한 설명으로부터 본 발명과 그 장점이 더 잘 이해될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 살포 부재를 포함하는 본 발명에 따른 회전식 프로젝터의 절개 사시도이고;
도 2 는 도 1 의 평면 II 을 따라 프로젝터의 일부분을 취한 확대 단면도이고;
도 3 에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 살포 부재와 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 4 에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 살포 부재와 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 5 에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 살포 부재와 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 6 에는 본 발명의 제5 실시예에 따른 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 7 에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 8 에는 종래 기술에 대비되는 본 발명에 따른 살포 부재와 회전식 프로젝터의 일부 장점들을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 살포 부재를 포함하는 본 발명에 따른 회전식 프로젝터의 절개 사시도이고;
도 2 는 도 1 의 평면 II 을 따라 프로젝터의 일부분을 취한 확대 단면도이고;
도 3 에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 살포 부재와 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 4 에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 살포 부재와 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 5 에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 살포 부재와 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 6 에는 본 발명의 제5 실시예에 따른 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 7 에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 프로젝터의 일부분이 도 2 와 유사한 모습으로 도시되어 있고;
도 8 에는 종래 기술에 대비되는 본 발명에 따른 살포 부재와 회전식 프로젝터의 일부 장점들을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
도 1 에는 살포 부재(1)(이하에서는 보울이라 칭함)를 갖는 코팅 재료를 투사하기 위한 회전식 프로젝터(P)가 도시되어 있다. 보울(1)은 부분적으로 고정 몸체(2) 내측에 수용된다. 보울(1)은 살포 자세에 있는 것으로 도시되어 있는데, 여기에서는 보울이 공기 터빈(air turbine; T)과 같은 회전 수단에 의하여 축(X1) 주위로 고속으로 회전된다. 공기 터빈(T)의 윤곽은 도 1 에 파선으로서 도시되어 있다. 그러므로, 축(X1)은 보울의 회전축을 이룬다. 부하를 받는 때, 즉 보울이 코팅 재료를 살포하고 있는 때에, 보울(1)의 회전 속도는 25,000 rpm 내지 100,000 rpm 사이일 수 있다.
고정 몸체(2)는 축(X1) 주위로 회전하지 않기 때문에 "고정"되었다고 불린다. 고정 몸체(2)는 다축 로봇팔과 같은 홀더(holder)(미도시)에 장착될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 보울(1)은 축(X1) 주위로의 회전대칭적인 기하형태를 갖는다. 보울(1)은 유동 표면(11)을 포함하는데, 이 유동 표면은 원심력의 영향 하에서 에지(12)까지 펼쳐지는 필름으로 코팅 재료를 수용하도록 의도된 것이며, 에지(12)에서는 코팅 재료가 미세 액적으로 미분화(微粉化; micronization)된다. 유동 표면은 보울(1)의 속이 빈 내측 표면을 지칭하는바, 즉 축(X1)을 대면하는 표면을 지칭한다. 에지(12)와 유동 표면(11)은 유체 소통(fluid communication)되어서, 코팅 재료의 필름이 유동 표면(11)으로부터, 하류 측에서 유동 표면의 경계를 이루는 에지(12)까지 유동할 수 있다.
에지(12)에서 살포되는 액적들 모두가 코팅 재료의 제트류(미도시)를 형성하는데, 그 제트류는 보울(1)을 떠나서 코팅될 대상물(미도시)을 향해 지향되고, 그 대상물 상에서 상기 제트류가 충돌을 발생시킨다. 보울(1)은 고정 몸체(2)를 대면하는 외측 표면(13)을 갖는다. 외측 표면(13)은 (X1)을 대면하지 않기 때문에 "외측"인 것으로 불리운다. 반대로, 유동 표면은 축(X1)을 대면하기 때문에 "내측"인 것으로 불릴 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 유동 표면(11)은, 축(X1)에 대해 테이퍼(taper)진 상류측 부분(11.1)과, 축(X1)에 대해 테이퍼지고 병치되며 서로 연결된 두 개의 표면들로 이루어진 하류측 부분(downstream part; 11.2)으로 이루어지는데, 하류측 부분에서, 에지(12)에 연결된 테이퍼진 표면의 정점에서의 각도는 상류측 부분(11.1)에 연결된 테이퍼진 표면의 정점에서의 각도보다 작다.
에지(12)는 전체적으로 축(X1)에 중심을 둔 직경(D12)을 가진 원의 형상을 갖는다. 에지(12)에서의 살포되는 액적들의 크기의 제어를 향상시키기 위하여, 에지(12)와 유동 표면(11) 간에는 노치(notch)들(미도시)이 만들어진다. 직경(D12)은 예를 들어 65 mm 일 수 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 회전식 프로젝터(P)는 본 발명의 보울(1)의 작동에 참여하는, 유체, 액체, 또는 가스를 운반하는 도관(conduit; 24)도 포함한다. 도관(24)은 도 1 에 파선으로 도시되어 있으며, 도 2 에는 그것의 하류 섹션(downstream section; 22)이 부분적으로 도시되어 있다.
살포 단계 중에, 도관(24)은 보울(1)에 코팅 재료와 공기를 도입시키는 것을 가능하게 한다. 회전식 프로젝터(P)와 보울(1)의 세정 단계 중에는, 도관(24)이 보울(1)에 공기와 세정 용제(cleaning solvent)를 도입시키는 것을 가능하게 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 도관(24)의 하류 섹션(22)은 보울(1)에 코팅 재료를 공급하기 위한 관(21)과 공기 파이프(20)를 포함한다. 공기 파이프(20)의 하류 섹션은 축(X1)에 대해 동축을 이루고 보울(1)의 상류로 연장된 원통형 형상을 갖는다. 대안적으로는, 공기 파이프(20)의 하류 섹션이 전체적으로 축(X1)에 대해 평행하고 가깝게 연장될 수 있다.
"상류" 및 "하류"라는 용어는, 도 1 의 우측에 위치된 회전식 프로젝터(P)의 베이스(base)로부터 도 1 의 좌측에 위치된 에지(12)까지 코팅 재료가 유동하는 방향을 지칭한다.
관(21)은 보울(1)에 코팅 재료를 공급하는 수단을 형성한다. 관(21)의 하류 섹션은 원통형 구멍(piercing)으로 형성되는데, 그 구멍은 공기 파이프(20)에 대해 실질적으로 평행하게, 따라서 축(X1)에 대해 실질적으로 평행하게 연장되되, 축(X1)으로부터 반경방향 거리(R21)를 두고 연장된다. 다시 말하면, 관(21)은 도관(22) 내에서 공기 파이프(20)에 대해 편심적이다. 특히 관의 상류측에서, 관(21)에 대한 보충물(complement)로서, 회전식 프로젝터(P)는 코팅 재료를 관(21) 안으로 도입시키기 위한 다른 공급 수단을 포함할 수 있다.
"축방향"이라는 용어는, 보울(1)의 기하형태 및 회전의 축(X1)을 따라서 연장된 방향, 개체, 또는 부재에 적용된다. "반경방향"이라는 용어는, 도 2 의 평면에서 방향(Y1)과 같이 축(X1)에 대해 직각인 방향으로 연장된 방향, 개체, 또는 부재에 적용된다.
대안적으로는, 관(21)이, 아래에서 도 3 과 관련하여 설명되는 관(121)과 같이, 회전축에 대해 동축을 이루고 공기 파이프 둘레로 연장된 튜브 형상을 가질 수 있다. 그러한 튜브 형상은 코팅 재료를 공기 토출기의 주변부에서 도관의 하류측 표면과 공기 토출기의 상류측 표면을 분리하는 공간 내에 균일하게 배분시키는 것을 가능하게 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 회전식 프로젝터(P)는 도관(24)의 하류 섹션(22)의 단부 표면(end surface; 23) 가까이에 배치된 공기 토출기(30)도 포함한다. 하류 섹션(22)의 단부 부분은 보울(1)에 형성된 원형의 상류측 개구(14)를 통해 연장된다. 공기 토출기(30)는 유동 표면(11)의 상류측 부분(11.1)에 배치된다. 공기 토출기(30)는 공기 파이프(20)의 공기 유동 방향에 대해 하류측에 배치된다.
도 2 에 도시된 제1 실시예에서, 공기 토출기(30)는 보울(1)과 일체를 이룬다. 공기 토출기(30)와 보울(1)은 축(X1) 주위에서 연장된 고정 수단을 이용하여 고정되는데, 그 고정 수단은 도 2 의 평면에 있지는 않아서 도 2 에 도시되지 않았다. 이 고정 수단은 예를 들어 자석 또는 나사로 만들어진 것일 수 있다.
공기 파이프(20)와 공기 토출기(30)는, 에지(12)의 상류측과 유동 표면(11)에 의해 제한된 체적 안에서 반경방향으로 위치된 영역 안으로 공기를 분사하기 위한 수단(3)을 형성한다. 이 영역은 한편으로는 공기 토출기(30)에 의하여 제한되고, 다른 한편으로는 유동 표면(11)의 하류측 부분(11.2)에 의하여 제한된다.
이 출원에서, "공기의 분사"라 함은, 보울의 유동 표면에 의하여 제한되는 체적 안으로 공기를 분사함을 지칭하는바, 그 결과로서는 상기 공기가 보울(1)을 넘어 유동한다. "중앙"인 것으로 설명될 수 있는 상기 공기와는 별도로, 회전식 프로젝터에는, 자체로서 알려져 있는 직선형 및/또는 경사형(소용돌이형) 스커트 공기 분사 수단(skirt air injection means)이 구비될 수 있다.
공기 분사 수단(3), 즉 공기 토출기(30)와 관련된 공기 관(20)은 보울(1)에 코팅 재료를 공급하는 수단(특히 관(21)을 포함함)과 떨어져 있다. 따라서, 코팅 재료의 살포 중에, 보울(1)에 코팅 재료를 공급함과 함께 공기를 분사하는 것이 가능하다.
도 2 에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서, 공기 토출기(30)는 유동 표면(11)에 의하여 제한된 체적에 속하는 중앙 영역(11.3) 안으로 공기를 분사하도록 구성된다. "중앙"이라는 용어는, 반경방향(Y1)과 축방향(X1) 둘 다에 있어서 중앙 여역(11.3)의 위치를 설명하는 것이다. 공기 토출기(30)는, 공기 파이프(20)로부터 들어오는 공기 유동을 수용하도록, 공기 토출기(30)의 상류 측에 배치된 개구(35)를 구비한다. 이를 위하여, 개구(35)가 공기 파이프(20)의 하류측 단부 가까이에서 대향되어 배치된다. 개구(35)의 직경은 실질적으로 공기 파이프(20)의 직경에 대응된다.
공기 토출기(30)는 공기 토출기(30) 내에서 직선형으로 연장된 수 개의 채널들(32, 34, 36)을 포함한다. 채널들(32, 34, 36)은 개구(35)의 하류측에 위치된 공유 챔버(shared chamber; 31)에서 수렴된다. 도 2 의 평면에 도시된 채널들(32, 34, 36)과는 별도로, 공기 토출기(30)는 도 2 의 평면 바깥으로 연장된 채널들을 포함하는바, 이들의 흡입 오리피스들을 공유 챔버(31)에서 볼 수 있다. 다시 말하면, 공기 토출기(30)는 노브(knob) 형태를 취한다. 실제에서, 채널들의 갯수는 1 내지 30 사이이다.
공기 토출기(30)는 축(X1)에 대해 각각 대칭적인 한 쌍의 채널(32)들과 한 쌍의 채널(34)들을 포함한다. 채널들(32, 34, 36)에 의하여 생성되는 공기 제트류가 공기 파이프(20)에 의하여 공급되는 때에, 실제로는 그 공기 제트류들이 실질적으로 원추형 또는 원통형의 공기 제트류일지라도, 그 공기 제트류들이 직선형 화살표들에 의하여 도시되어 있다.
중앙 영역(11.3)의 확장은, 채널들(32, 34, 36)의 방위 또는 공기 유동 속도와 같은 사용 파라미터들과 기하형태에 따라서 달라질 수 있다.
각 채널(32)의 방향은 축(X1)에 대해 각도(A32)를 형성한다. 각 채널(34)의 방향은 축(X1)에 대해 각도(A34)를 형성한다. 각 채널(36)의 방향은 축(X1)에 대해 0 의 각도를 형성한다. 실제에서, 각도들(A32, A34, A36)은 0° 내지 80° 사이이다. 그러므로, 채널들(32, 34, 36)의 각 방향은 2π 스테라디안보다 작은 입체각(solid angle)으로 분포된다.
다시 말하면, 채널(32)들 및 채널(34)들은 유동 표면을 향하는 방위를 가지고, 유동 표면의 상류측 부분(11.1)은 축(X1)에 대해 각도(A11)를 형성한다. 그러므로, 채널들(32, 34, 36)의 각 방향은 유동 표면(11)에 내접하는 입체각보다 큰 입체각으로 분포된다. 따라서, 공기 분사 수단, 공기 관(20), 및 공기 토출기(30)는 유동 표면(11)을 향하여 공기의 일부를 지향시키도록 구성된다. 특히, 분사된 공기의 그 일부는 유동 표면(11) 상에 펼쳐지는 코팅 재료의 필름을 "라미네이팅(laminating)"함으로써 얇게 만드는 것을 가능하게 한다.
도 2 에 도시된 제1 실시예에서, 공기 토출기(30)의 하류측 축방향 표면(37)은 완전히 편평한 원판의 형태를 취하는데, 여기에 채널들(32, 34, 36)의 배출 오리피스들이 나타난다. 하류측 축방향 표면(37)의 평면형 또는 편평한 형상으로 인하여, 오염 부위가 감소되고 연속적인 또는 방해를 덜 받는 공기 유동을 얻는 것을 가능하게 하며 제조가 용이한 공기 토출기(30)가 형성된다.
채널들(32, 34, 36) 각각의 길이 및 직경은 물론, 이 배출 오리피스들의 위치들은, 공기를 중앙 영역(11.3) 안으로 분사하도록 결정된다. 보울(1)과 함께 공기 토출기(30)의 회전이 조합됨으로써, 보울(1)을 더 밀어서 보울(1)의 하류에 존재하는 진공을 경감시키거나 또는 극복하는 것이 가능하게 된다.
공기 토출기(30)는 전체적으로 축(X1)에 대해 테이퍼진 외측 표면(30.1)을 구비한다. 외측 표면(30.1)의 정점에서의 각도는 유동 표면(11)의 상류측 부분(11.1)의 정점에서의 각도와 동등하다. 다시 말하면, 외측 표면(30.1)은 상류측 부분(11.1)에 대해 평행하게 연장된다. 따라서, 외측 표면(30.1) 및 상류측 부분(11.1)은 그들 사이에 코팅 재료를 위한 통로(11.4)를 형성한다. 통로(11.4)는 관(21)으로부터 나오는 코팅 재료를 유동 표면(11)을 향해 지향시키는 것을 가능하게 하는바, 코팅 재료는 그 유동 표면에서 펼쳐져 필름을 형성한다.
작동 중 코팅 재료가 살포되는 동안에, 보울(1)과 보울의 공기 토출기(30)는 공기 터빈(T)에 의하여 회전된다. 코팅 재료는, 공기 토출기(30)의 상류측 표면(33)으로부터 단부 표면(23)을 분리시키는 공간을 채울 때까지, 도관(22) 내측의 관(21) 내에서 유동한다. 그 다음, 코팅 재료는 공간(11.4)을 통해 유동하고, 유동 표면(11) 상에서 에지(12)까지 펼쳐지며, 에지에서 미세 액적으로서 살포된다.
이와 같은 코팅 재료의 공급과 함께 또는 그 전에, 공기 파이프(20)와 공기 토출기(30)를 포함하는 공기 분사 수단(3)에는 압축 공기가 공급되는바, 압축 공기는 그들에 의해 운반되어 중앙 영역(11.3)에서 배분된다. 보울에 코팅 재료가 공급되는 한, 공기의 공급은 유지된다. 이렇게 분사된 공기는 보울(1)의 하류로 유동하고, 살포된 코팅 재료의 흐름과 혼합된다. 그러므로, 이렇게 분사된 공기는 보울(1)의 하류측에 존재하는 진공을 오프셋(offset)시키는 것을 가능하게 한다.
보다 구체적으로, 짧은 초기 단계는 관(21) 내에 페인트를 도입시키기 전에 공기 토출기(30)와 공기 파이프(20) 내에 압축 공기를 도입시키는 것으로 이루어질 수 있다. 이 초기 단계는, 페인트가 공기 토출기(30) 안으로 그리고 그 위로 밀려 올라가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 채널들(32, 34)에 의하여 방출되는 공기는 유동 표면(11)을 향하여 지향되는데, 이것은 유동 표면(11) 상에서 코팅 재료의 필름을 펼치거나 라미네이팅시키는 것에 기여한다.
또한, 이렇게 중앙 영역(11.3) 안으로 분사된 공기는 코팅 재료가 유동 표면(11) 내측으로 그리고 공기 토출기(30)의 하류측 표면(37) 상으로 되돌아가는 것 제한하는데, 이것은 보울(1)의 오염을 저감시키고 따라서 보울을 세정하는데에 필요한 용제의 양을 저감시킨다.
나아가, 이와 같은 공기 분사는, 도 8 을 참조하여 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 코팅될 대상물 상에의 코팅 재료의 적용 성능을 향상시킨다. 보울(1)의 중앙에서의 공기 분사는 침적 처리량, 즉 적용의 전달 효율을 감소시키지 않는 것으로도 나타났다.
도 8 에는, 종래 기술에 관하여 위에서 설명된 침적 프로파일(deposition profile)의 중간 두께에서 측정된, 동적 충돌, 즉 움직이는 대상물 상에서의 충돌의 충돌 폭(W50)의 변화를, 살포되는 재료의 제트류를 형상화하는 스커트 공기(skirt air; SA)의 유동의 함수로서 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
곡선(C0)은 종래 기술의 회전식 프로젝터의 충돌 폭(W50)의 강건도 곡선(robustness curve)을 나타내고, 곡선(C3)은 본 발명에 따른 회전식 프로젝터, 즉 유동 표면(11)에 의하여 제한된 체적 안으로 공기를 분사하는 수단(3)을 포함하는 회전식 프로젝터의 강건도 곡선을 나타낸다.
곡선들(C0, C3) 각각은 충돌 폭(W50)이 불연속적으로 전개(evolve)되는 구역을 갖는다. 이 구역들은 곡선들(C0, C3)에 대해 각각 Z0와 Z3 로서 표시되었다. 구역들(Z0, Z3)은 "비-강건성(non-robust)"을 갖는다고 일컬어지는데, 이것은 스커트 공기(SA)의 유동이 변형되는 때에 충돌 폭(W50)이 거기에서 불연속적으로 전개되어서, 비-강건성 구역들(Z0, Z3)이 코팅 재료를 살포하는데에 이용될 수 없기 때문이다. 사실, 비-강건성 구역(Z0 또는 Z3)에서는, 회전식 프로젝터(P)가 장착된 다축 로봇팔의 움직임, 재료의 유동 속도, 또는 보울(1)의 회전 속도와 같은 외부 파라미터의 적은 변화가, 보울(1) 주위의 공기역학적 속도를 현저하게 변화시켜서 충돌 폭(W50)이 불규칙하게 달라지게 할 수 있다.
보울(1)의 중앙에 공기 분사가 있는 경우의 비-강건성 구역(Z3)은 충돌 폭(W50)의 상대적으로 적은 변화를 나타내는 반면에, 보울(1)의 중앙에 공기 분사가 없는 경우의 강건 구역(robust zone)(Z0)은 충돌 폭(W50)의 큰 변화를 나타낸다. 그러므로, 본 발명에 따른 회전식 프로젝터(P)는, 보울(1)의 중앙에 공기 분사가 있는 경우에, 비-강건성 구역(Z0)의 크기(amplitude)을 감소시키고 비-강건성 구역(Z0)이 비-강건성 구역(Z3)으로 되돌아가는 것을 가능하게 한다. 이 크기의 감소는 도 8 에서 구역(Z0 - Z3)으로 표시되어 있는데, 이것은 직경(W50)이 대략 200mm 변화함을 보이는 것이다.
그 결과, 곡선(C3)을 따르는 충돌 폭(W50)의 변화가 더 낮고, 이것은 이미 적용된 베이스 층(base layer) 상에 코팅 재료의 미세 층을 중첩시키도록, 코팅 재료를 리틴팅 층(retinting layer)으로서 적용하는 것을 가능하게 한다. 리틴팅은 스커트 공기 유동 속도가 상대적으로 낮고 보울의 회전 속도는 상대적으로 높은 적용이다.
나아가, 회전식 프로젝터(P)를 이용하는 방법을 최적화시키는 것이 가능하다. 이를 위하여, 충돌 폭(W50)이 강건한 곡선들(C0, C3)의 부위들 모두를 활요하는 것이 필요하다.
도 8 의 예에서, 스커트 공기(SA)의 유동 속도가 수 NL/min 로부터 600 NL/min 까지 증가되는 때에는, 먼저 곡선(C0)의 초기 강건 부분을 따라 지점(51)까지 보울(1)의 중앙에서 공기를 분사시키지 않으면서 코팅 재료를 살포하는 것이 필요하다. 그 다음에는, 바람직하게는 보울(1)의 중앙 안으로 어느 정도의 공기 유동을 분사하여, 곡선(C3)의 강건 구역이 시작되는 지점(52)에 위치되도록 한다. 그 다음에는 보울(1)의 중앙에서의 공기 분사를 유지하면서 곡선(C3)을 따라 지점(53)까지 갈 것이 필요하다. 그 다음에는, 동일한 순서에 따라, 스커트 공기(SA)의 유동이 증가되는 때에 곡선(C3)을 따라 지점(53)까지 계속하여 갈 수 있다.
대안적으로는, 스커트 공기(SA)의 유동이 증가되는 때에 곡선(C0)을 따르는 것, 즉 지점(54)로부터 보울(1)의 중앙 안으로의 공기의 분사를 중단시키는 것도 가능하다. 그러므로, 보울(1) 내측의 공기 유동은 순차 모드(sequenced mode), 연속 모드(continuous mode), 즉 일정한 값을 갖는 모드, 또는 가변 모드(variable mode)로 분사될 수 있다.
곡선들(C0, C3)의 강건 구역들을 이와 같이 최대로 그리고 병치적으로 활용함에 의하여, 스커트 공기(SA)의 소비를 최소화하는 것이 가능하게 되는데, 이것은 지점들(51, 54)에 해당되는 유동 속도들 사이에서 곡선(C3)이 아니라 곡선(C0)을 따름으로서 가능하게 된다.
도 3 에는 본 발명의 제2 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서의 보울(1)은 도 2 의 보울(1)과 동일하다. 그러므로, 도 2 와 관련하여 위에서 제시된 보울(1)에 관한 설명은 도 3 에 도시된 보울(1)에 대해서도 적용된다. 회전식 프로젝터(P)의 요소들에 대응되거나 그와 유사한 도 3 의 회전식 프로젝터의 요소들은 100이 추가된 참조번호로서 표시된다. 이로써 회전식 프로젝터의 하류 섹션(122)에 의하여 도시된 도관, 공기 파이프(120), 및 관(121)이 설명된다.
도 3 에 부분적으로 도시된 회전식 프로젝터는, 보울(1)에 코팅 재료를 공급하는 수단의 구조와 그 수단의 보울(1)의 중앙에서 공기를 분사하는 수단에 대한 상대적인 위치의 면에서 도 2 의 회전식 프로젝터(P)와 상이하다.
도관(122)의 하류 섹션은 공기 파이프(120)를 포함하고, 그 공기 파이프는 도관(24)의 하류 섹션(22)의 공기 파이프(20)와 동일하다. 특히, 공기 파이프(120)는 축(X1)에 대해 동축을 이룬다. 그러므로, 공기 파이프(120)와 공기 토출기(30)를 포함하는 공기 분사 수단(3)은 도 1 에 도시된 수단(3)과 동일하다.
특히, 파이프(120)를 떠나는 공기는, 토출기(30)의 상류 측에 형성된 개구(35)를 통해서, 토출기(30)에 의해 공유되는 챔버(31)를 관통한다.
섹션(122)은 코팅 재료를 공급하는 수단이 관(121)을 포함한다는 점에서 도관(24)의 하류 섹션(22)과 상이한데, 관(21)은 축(X1)에 대해 편심적인 단일의 구멍에 의하여 형성되지만, 관(121)은 공기 파이프(120) 둘레로 연장되고 축(X1)에 대해 동축을 이루는 튜브형 형상을 갖는다. 관(121)의 튜브형 형상은, 공기 토출기(30)의 주변부에서, 그리고 도관(122)의 하류 표면(123)과 공기 토출기(30)의 상류측 표면(33)을 분리시키는 공간에서, 코팅 재료를 균일하게 배분하는 것을 가능하게 한다.
대안적으로는, 도 2 에 관하여 위에서 설명된 관(21)과 같이, 관(121)이 공기 파이프에 대해, 즉 회전축에 대해 평행하게, 그리고 도관에 대해 편심적으로 연장된 구멍을 가질 수 있다.
도 4 에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 보울(101)이 도시되어 있는데, 여기에서는 도관의 하류 섹션(122)이 도 3 의 섹션(122)과 동일하고, 보울(101)은 보울(1)과 유사하다. 그러므로, 도 3 과 관련하여 위에서 제공된 섹션(122) 및 보울(1)에 관한 설명은, 아래에서 설명되는 차이점을 감안하여, 도 4 의 섹션(122) 및 보울(1)에도 적용될 수 있다. 회전식 프로젝터(P)의 요소들에 대응되거나 그와 유사한 도 4 의 회전식 프로젝터의 요소들에는 100 만큼 증가된 참조번호들이 부여되었다. 이로써, 공기 토출기(130), 공유 챔버(131), 채널들(132, 134, 136, 138), 챔버(131)에의 접근을 위한 개구(135), 하류측 축방향 표면(137), 및 외측 표면(130.1)이 설명된다.
보울(101)은 공기 토출기(30)의 채널들과는 상이한 형상 및 갯수의 채널들을 갖는 공기 토출기(130)를 포함하기 때문에 보울(1)과 상이하다. 공기 토출기(130)의 다른 특성들은 공기 토출기(30)의 대응되는 특성들과 동일한데, 특히 공기 토출기의 상류측 축방향 표면(133)과 외측 표면(130.1)에 있어서 그러하다.
섹션(122)의 파이프(120)과 공기 토출기(130)는 함께, 유동 표면(11)의 반경방향 내측에 위치된, 보울(101)의 중앙 영역 안으로 공기를 분사하기 위한 수단(103)을 형성한다.
먼저, 공기 토출기(130)는, 그 하류측 축방향 표면(137)이 곡면을 이루면서 볼록하다는 점에서 공기 토출기(30)와 상이한데, 하류측 축방향 표면(37)은 편평하지만, 여기에서의 하류측 축방향 표면은 구체의 일부분의 형상을 갖는다. 공기 토출기(130)의 형상은 공기 토출기(30)에 의하여 얻어지는 공기 배분과는 상이한 공기 배분을 수행하는 것을 가능하게 하는바, 이것은 요구되는 적용예에 따라 유용하게 될 수 있다. 도시되지 않은 일 대안예에서는, 공기 토출기(30)의 하류측 축방향 표면이 곡면을 이루면서도 오목하게, 즉 속이 비도록 형성될 수 있다.
나아가, 공기 토출기(130)는 공기 토출기(30)보다 더 많은 채널들(132, 134, 136, 138)을 포함한다. 채널들(132, 134, 136, 138)의 분포는, 도 2 와 관련하여 위에서 설명되었던 채널들(32, 34, 36)의 분포와 유사하다.
도 5 에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보울(201)이 도시되어 있는데, 여기에서는 도관의 하류 섹션(122)이 도 3 의 섹션(122)과 동일하다. 도 3 과 관련하여 위에서 제공된 도관(122)과 보울(1)에 관한 설명은 아래에서 설명되는 차이점을 감안하여 도 5 의 섹션(122) 및 보울(201)에 적용될 수 있다. 회전식 프로젝터(P)의 요소들에 대응되거나 그와 유사한 도 5 의 회전식 프로젝터의 요소들에는 200 이 추가된 참조 번호가 부여되었다. 이로써, 유동 표면(211), 에지(212), 외측 표면(213), 공기 토출기(230), 공유 챔버(231), 채널들(232, 234), 챔버(231)에의 접근을 위한 개구(235), 하류측 축방향 표면(237), 외측 표면(230.1), 중앙 영역(211.3), 및 공기 토출기(230)와 토출기(122)의 파이프(120)에 의하여 형성된 공기 분사 수단(203)에 관한 설명이 제공된다.
유동 표면(211), 에지(212), 및 외측 표면(213)은 개별적으로 유동 표면(11), 에지(12), 및 외측 표면(13)과 동일하다. 보울(201)은 공기 토출기(230)의 채널들의 구조 및 갯수의 면에서 보울(1)과 상이하다. 채널들(232, 234)은, 하류측 축방향 표면(237)에 대해 돌출된 토출기(230)의 하류측 부분(239)에서 기계가공에 의해 형성된다. 그러므로, 하류측 축방향 표면(237)은, 평면형 왕관부(planar crown)와 돌출되고 테이퍼진 부분으로 이루어지기 때문에, 부분적으로 평면적이다. 공유 챔버(231)는 이 돌출된 부분으로 연장된다. 따라서, 하류측 축방향 표면(237)의 현저히 편평한 부분은 채널들(232, 234)로부터 자유롭게 된다.
섹션(222)의 하류측 단부는 반경방향의 유격(play)을 두고 개구(235)를 통해 공유 챔버(231)를 뚫고 들어가는데, 이것은 공기 토출기(230) 안으로의 페인트의 상승을 제한하는 부하 손실(load losses)을 국부적으로 발생시키는 배플(baffle)을 형성한다. 페인트가 챔버(231)의 외측 반경방향 표면과 토출기(230) 사이에서 상승하는 것을 방지하기 위한 목적으로, 상류측 축방향 표면(235.2)에는 테이퍼진 림(rim) 또는 비이드(bead)(235.1)가 제공되는데, 이것은 외측에서 개구(235) 및 챔버(231)와 반경방향으로 인접하여 있다.
공기 토출기(230)의 다른 특성들은 공기 토출기들(30, 130)의 대응되는 특성들과 동일한데, 특히 공기 토출기(230)의 외측 표면(230.1)은 테이퍼진 형상을 갖는다.
공기 토출기(230)는, 공기 토출기(30 또는 130)에 의하여 가능한 것보다 중앙 영역(211.3)의 중심으로 보다 국부화(localize)된 공기 배분를 수행하는 것을 가능하게 한다.
도 6 에는 본 발명의 제5 실시예에 따른 보울(301)이 도시되어 있다. 도 1 과 관련하여 위에서 제공된 보울(1) 및 도관(24), 특히 그 하류 섹션(22)에 관한 설명은, 아래에서 설명하는 차이점을 감안하여, 도 6 에서 하류 섹션(322)에 의하여 도시된 도관과 보울(301)에도 적용될 수 있다. 회전식 프로젝터(P)의 요소들에 대응되거나 그와 유사한 도 6 의 회전식 프로젝터의 요소들에는 300이 증가된 참조번호들이 부여되었다. 이로써, 유동 표면(311), 상류측 부분(311.1), 하류측 부분(311.2), 중앙 영역(311.3), 에지(312), 외측 표면(313), 공기 토출기(330), 공유 챔버(331), 및 채널들(332, 334)에 관한 설명이 제공된다.
공기 토출기(330)는 보울(201)의 채널들(232, 234)와 유사한 채널들(332, 334)을 갖는다. 공기 토출기(330)는, 회전식 프로젝터의 고정 몸체에 대해 고정되고 보울(301)로부터 분리되었다는 점에서 토출기들(30, 130, 230)과 상이하다. 이와 대조적으로, 공기 토출기(30, 130, 230)는 개별적으로 보울(1, 101, 201)에 대해 고정되어 있어서, 공기 토출기들은(30, 130, 230) 회전식 프로젝터(P)의 고정 몸체에 대해 축(X1, X101, X201) 주위로 회전한다.
관(322)의 파이프(320)와 공기 토출기(330)는 함께 유동 표면(311)의 반경방향 내측에 위치된 보울(301)의 영역 안으로 공기를 분사시키는 수단(303)을 형성한다.
도 6 에 도시된 실시예에서, 공기 토출기(330)는 공기 파이프(320)의 하류측 부분에 만들어져 있다. 실제에서는, 공기 토출기(330)가 섹션(322)의 하류측 부분에서 기계가공에 의해 형성되어서, 보울(301)의 상류측 개구(314)를 통하고 보울(301)의 반경방향 중앙 부분에 있는 돌출부를 형성한다. 그러므로, 공기 토출기(330)와 섹션(322)은 일체이다. 대안적으로, 공기 토출기는 나사체결, 접착, 등에 의하여 도관에 부착될 수 있다.
파이프(320)와 챔버(331)는 서로에 대해 연장되어 개구(335)에서 연결되는데, 그 개구는 하위 조립체(322-330)의 일체적 구역에 의하여 형성된다. 그러므로, 공기는 개구(335)를 통해서 챔버(331) 내의 파이프(320)를 관통한다.
또한, 보울(301)은 유동 표면(311)의 상류측 부분(311.1) 상에서 코팅 재료를 배분하는 기능을 수행하는 배분기(distributor; 340)를 포함한다. 배분기(340)는 보울(301)에 대해 고정되고, 보울과 함께 축(X301) 주위로 회전한다. 배분기(340)는, 상류측 부분(311.1)과 함께 코팅 재료를 위한 통로(311.4)를 형성하는 외측 표면(340.1)을 갖는다.
채널들(332, 334)에 부가하여, 공기 토출기(330)는 측방향 채널(333)들을 포함한다. 측방향 채널(333)들은 반경방향으로 연장되고, 축(X301) 주위로 배분된다. 공기는, 측방향 채널(333)들을 통해서 배분기(340)와 토출기(330) 사이에 위치된 고리형의 틈(interstice; 339)을 향하여 유동함으로써, 페인트가 틈(339)으로 유동하지 못하게 한다. 토출기(330)와 배분기(340) 사이에서의 페인트의 상승을 막기 위하여, 상류측 축방향 표면(335.2)에는 도 5 의 실시예의 림(235.1)과 유사한 테이퍼진 림 또는 비이드(335.1)가 제공된다.
보울(301)에 있어서, 공기 분사 수단은 틈(339)을 한정하는 보어(bore)를 포함하는데, 공기 토출기(330)는 상기 보어를 통하여서도 공기를 분사한다. 공기 분사 수단은 배분기(340)에 의하여 형성되는 페인트 공급 수단과 상이하다.
공기 토출기(330)는, 공기 토출기들(30, 130, 230)에 의하여 제공되는 동적인 또는 회전식의 공기 제트류와는 달리 정적인 공기 제트류를 발생시키는 것을 가능하게 한다. 정적인 공기 제트류는 특히 직접적이라는 장점을 가지며, 또한 동적 제트류보다 상대적으로 더 큰 국부적 충돌을 갖는다.
도 7 에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 보울(401)이 도시되어 있다. 도 6 과 관련하여 위에서 제공된 하류측 도관 섹션(322)과 보울(301)에 관한 설명은, 아래에서 설명되는 차이점들을 감안하여, 도 7 에서 하류 섹션(422)에 의하여 도시된 도관과 보울(401)에 적용될 수 있다. 도 6 의 회전식 프로젝터의 요소들에 대응되거나 그와 유사한 도 7 의 회전식 프로젝터의 요소들에는 400이 증가된 참조번호가 부여되었다. 이로써, 유동 표면(411), 에지(412), 외측 표면(413), 공기 토출기(430), 공유 챔버(431), 채널들(432, 434), 챔버(431)에의 접근을 위한 개구(435), 및 배분기(440)에 관한 설명이 제공된다.
공기 토출기(430)과 섹션(422)의 파이프(420)는 함께, 유동 표면(411)의 반경방향 내측에 위치된 보울(401)의 영역 안으로 공기를 분사하는 수단(403)을 형성한다. 하나(또는 그 이상)의 관(미도시)이 보울(401)에 코팅 재료가 공급되는 것을 가능하게 한다. 각 관은 섹션(422) 내에서 연장되고 배분기(440)의 상류에서 나타난다. 각 관은 위에서 설명된 바와 같은 관(21, 121, 221, 또는 321)과 유사할 수 있는바, 즉 축(X401)에 대해 직선을 이루고 평행하거나, 또는 튜브형이고 축(X401)에 대해 동축을 이루는 것일 수 있다.
공기 토출기(330)와는 달리, 공기 토출기(430)는 섹션(422)의 단부에 고정된 노즐을 포함한다. 보다 구체적으로, 공기 토출기(430)는 튜브형 상류측 부분을 포함하고, 그 튜브형 상류측 부분은 나사(433)가 형성된 하류측 단부 부분을 갖는 파이프(420)에 나사체결된다. 공기 토출기(430)는, 나사를 풀 수 있는 노즐을 갖기 때문에 분해 및 세정이 용이하다. 대안적으로는, 그 노즐이 핀에 의하여 도관에 고정될 수 있다.
공기 토출기(430)는 보울(401)로부터 분리되어 있고 또한 회전식 프로젝터의 고정 몸체에 대해 고정되어 있다. 공기 토출기(430)는 보울(301)의 채널(334)과 유사한 채널(434)을 구비한다. 공기 토출기(430)의 하류측 부분은 테이퍼진 형상(tapered shape)을 갖는데, 그것의 중앙에서는 축(X401)을 따라 채널(434)이 뚫려 있다. 채널(434)에 공급되는 공기는 공유 챔버(431)로부터 온다.
공기 토출기(430)의 테이퍼진 표면과, 그에 일치하는 섹션(422)의 단부 표면 사이에는 틈새 공간, 또는 유격이 배치된다. 이 틈새 공간은 축(X401) 둘레로 연장된 얇은 판 형태의(lamellar) 채널(432)을 형성한다.
공기는 수개의 반경방향 구멍들을 거쳐서 채널(432)에 도달하는데, 도 7 에는 그 반경방향 구멍들 중의 세 개가 참조번호 437, 438, 및 439 에 의하여 표시되어 있다. 반경방향 구멍들(437, 438)은 도 7 의 평면에 포함된 반경방향(Y401)에서 연장된다. 이 반경방향 구멍들(437, 438, 439)은 공기 토출기(430)의 튜브형 상류측 부분에 만들어지고, 이 구멍들은 도관(422)에 만들어진 고리형 채널(428)에서 드러난다.
따라서, 공기 토출기(430)를 형성하는 노즐은 유동 표면(411)의 반경방향 내측에 위치된 영역에 얇은 판 형태의 공기 흐름을 분사하는 것을 가능하게 한다.
위에서, 특히 도 1 내지 도 7 과 관련하여 설명된 실시예들은 본 발명의 주요 장점들 모두를 제공하는바, 즉 보울의 하류에서의 진공을 극복하고, 코팅될 대상물 상에서의 코팅 재료의 충돌의 우수한 강건도를 달성하며, 또한 보울의 구성요소들의 오염을 억제한다.
도시되지 않은 다른 대안예에 따르면, 공기 파이프와 코팅 재료를 위한 관은 기계가공에 의하여, 통상적인 고정 수단을 이용하여 조립되는 두 개의 상이한 부재들로 제작될 수 있다.
또한, 보울의 중앙에서 분사되는 공기는, 질소와 같은, 코팅 재료에 대해 해를 끼치지 않고 중립적인 다른 가스에 의하여 대체될 수 있다.
모든 실시예들에서, 공기 파이프(20, 120, 220, 320, 또는 420)는 보울(1, ..., 401)의 회전축(X1, ..., X401)에 중심을 두고 있으며, 토출기(30, 130, 230, 또는 430)도 상기 회전축에 중심을 두고 있다. 그러므로, 토출기와 파이프 사이에서의 공기 유동은 이 회전축을 따라 이루어진다.
모든 실시예들에서, 공기 토출기(30 등)는 보울의 유동 표면(11 등)의 상류측 부분(11.1 등)에 의하여 한정된 체적 내에 배치된다. 다시 말하면, 공기 토출기(30 등)는 보울의 유동 표면(11 등)에 의하여 제한된 체적 안에 들어 맞는다. 이와 같은 토출기의 위치는, 보울의 중앙과 유동 표면 둘 다를 향하여 공기를 효과적으로 배분시키는 것을 가능하게 하는바, 이것은 특히 보울의 중앙 영역 내에 있거나 그 영역의 하류에 있을 수 있는 진공을 극복하는 것을 가능하게 한다. 따라서 충돌의 강건도와 침적 처리량이 향상된다.
1: 보울 2: 고정 몸체
11: 유동 표면 12: 에지
13: 외측 표면 P: 회전식 프로젝터
T: 공기 터빈 X1: 회전축
11: 유동 표면 12: 에지
13: 외측 표면 P: 회전식 프로젝터
T: 공기 터빈 X1: 회전축
Claims (16)
- 고정 몸체(fixed body)(2);
코팅 재료 살포 부재(coating material spraying member)(1; 101; 201; 301; 401);
살포 부재(1; 101; 201; 301; 401)를 회전축(X1; X101; X201; X301; X401) 주위로회전시키는 수단(T); 및
살포 부재(1; 101; 201; 301; 401)에 코팅 재료를 공급하는 수단(21; 121; 321);을 포함하는 코팅 재료용 회전식 프로젝터(rotary projector; P)로서,
코팅 재료용 살포 부재(1; 101; 201; 301; 401)는:
코팅 재료를 수용하는 적어도 하나의 유동 표면(flow surface)(11; 211; 311; 411); 및
코팅 재료를 살포하기 위한 적어도 하나의 에지(edge)(12; 212; 312; 412)로서, 유동 표면(11; 211; 311; 411)과 유체 소통(fluid communication)되는, 에지(12; 212; 312; 412);를 포함하고,
회전식 프로젝터(P)는, 에지(12; 212; 312; 412)로부터의 상류에서 유동 표면(11; 211; 311)에 의해 한정된 공간의 반경방향(Y1; Y401) 내측에 배치된 영역 안으로 공기를 분사하는 수단(3; 103; 203; 303; 403)도 포함하고, 공기 분사 수단(air-injecting means)(3; 103; 203; 303; 403)은 코팅 재료 공급 수단(21; 121; 321)으로부터 분리되어 있으며,
공기 분사 수단(3; 103; 203; 303; 403)은 공기 토출기(air dispenser)(30; 130; 230; 330; 430)를 포함하고, 그 공기 토출기는 유동 표면(11; 211; 311; 411)의 축방향(X1; X401)과 반경방향(Y1; Y401)에서의 중앙 부위(11.3; 211.3) 안으로 공기를 분사하도록 유동 표면(11; 211; 311; 411)의 상류측 부분(11.1; 311.1)에 배치된 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 1 항에 있어서,
공기 분사 수단(3; 103; 203; 303; 403)은 공기의 일부 또는 전부를 유동 표면(11; 211; 311; 411)을 향하여 지향시키도록 구성된 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 1 항에 있어서,
공기 토출기(330; 430)는, 살포 부재(301; 401)로부터 분리되어 있고, 또한 고정 몸체에 대해 부동적(stationary)인 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 3 항에 있어서,
공기 토출기(430)는 공기를 분사하는 수단(403) 및 공급 수단 중 적어도 하나에 분리가능하게 고정된 노즐(nozzle)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
공기를 분사하는 수단(3; 103; 203; 303; 403)은 살포 부재(1; 101; 201; 301; 401)의 상류에서 연장된 공기 파이프(air pipe)(20; 120; 320; 420)를 포함하고, 공기 파이프(20; 120; 320; 420)의 하류 섹션은 회전축(X1; X101; X201; X301; X401) 가까이에서 그에 대해 실질적으로 평행하게 연장되며, 상기 하류 섹션이 회전축(X1; X101; X201; X301; X401)에 대해 동축을 이루는 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 5 항에 있어서,
코팅 재료를 공급하는 수단(21; 321)은 관(tubing)(21; 321)을 포함하고, 그 관의 하류 섹션은 회전축(X1; X101; X201; X301)으로부터 떨어져 이격되어 공기 파이프(20; 320)에 대해 전체적으로 평행하게 연장된 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 5 항에 있어서,
코팅 재료를 공급하는 수단(121)은 관(121)을 포함하고, 그 관은 튜브형이며 공기 파이프(120) 둘레로 연장된 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 5 항에 있어서,
공기 토출기(330)는, 살포 부재(301)로부터 분리되어 있고 고정 몸체(2)에 대해 부동적(stationary)이며, 공기 파이프(320)의 하류측 부분에 만들어진 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 1 항에 있어서,
공기 토출기(30; 130; 230)는 살포 부재(1; 101; 201)에 고정된 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 1 항에 있어서,
공기 토출기(30; 130; 230; 330; 430)는, 공기의 흐름을 수용하도록 공기 토출기(30; 130; 230; 330; 430)의 상류에 배치된 적어도 하나의 개구(opening)(35; 135; 235; 335; 435)와, 개구(35; 135; 235; 335; 435)의 하류에서 연장된 적어도 하나의 채널(32, 34, 36; 132, 134, 136; 232, 234; 332, 334; 432, 434)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 10 항에 있어서,
공기 토출기(30; 130; 230; 330; 430)는 개구(35)의 하류에서 수렴하는 수 개의 채널들(channels)(32, 34, 36; 132, 134, 136; 232, 234; 332, 334; 432, 434)을 구비하고, 그들의 배출 방향들은 유동 표면(11; 211; 311; 411)에 내접하는 입체각보다 크고 또한 2π 스테라디안(steradian)보다 작은 입체각으로 분포되며, 특정 채널들(32, 34, 36; 132, 134, 136; 232, 234; 332, 334; 432, 434)은 유동 표면(11; 211; 311; 411)을 향하는 방위를 갖는 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 9 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
공기 토출기(30; 230; 330)의 하류측 축방향 표면(downstream axial surface)(37; 237)은 완전히 또는 부분적으로 평면적인 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 9 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
공기 토출기(130)의 하류측 축방향 표면(137)은, 구체의 일부분의 형상으로서 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 제 9 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
유동 표면(11; 211; 311; 411)은 회전축(X1; X101; X201; X301; X401)에 대해 전체적으로 회전대칭을 이루고, 공기 토출기(30; 130; 230; 330; 430)는 회전축(X1; X101; X201; X301; X401) 둘레에서 전체적으로 테이퍼진(tapered) 외측 표면을 가지며, 외측 표면(30.1, 130.1; 230.1)은 유동 표면(11; 211; 311; 411)과 함께 코팅 재료를 위한 통로(11.4; 311.4)를 한정하는 것을 특징으로 하는, 회전식 프로젝터(P). - 코팅 재료를 공급하는 수단(21; 121; 321)에 의하여 운반되는 코팅 재료를 수용하도록 의도된 적어도 하나의 유동 표면(11; 211; 311; 411); 및
상기 코팅 재료를 살포하는 적어도 하나의 에지(12; 212; 312; 412)로서, 유동 표면(11; 211; 311; 411)과 유체 소통되는 에지(12; 212; 312; 412);를 포함하는, 코팅 재료 살포용 회전 부재(rotary member)(1; 201; 301; 401)로서,
회전 부재(1; 201; 301; 401)는, 에지(12; 212; 312; 412)의 상류에서 유동 표면(11; 211; 311; 411)에 의하여 한정된 체적의 반경방향(Y1; Y401) 내측에 위치된 영역 안으로 공기를 분사하는 수단(3; 103; 203; 303; 403)도 포함하고, 공기 분사 수단(3; 103; 203; 303; 403)은 코팅 재료를 공급하는 수단(21; 121; 321)으로부터 분리되어 있으며,
공기 분사 수단(3; 103; 203; 303; 403)은, 유동 표면(11; 211; 311; 411)의 축방향(X1; X401)과 반경방향(Y1; Y401)에서의 중앙 영역(central region)(11.3; 211.3) 안으로 공기를 분사하도록 유동 표면(11; 211; 311; 411)의 상류측 부분(upstream part)(11.1; 311.1)에 배치된 공기 토출기(30; 130; 230; 330; 430)를 포함하고, 상기 공기 토출기는 살포 부재(1; 101; 201; 301; 401)와 일체인 것을 특징으로 하는, 코팅 재료 살포용 회전 부재. - 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 9 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 따른 회전식 프로젝터(P)를 이용하여 코팅 재료를 투사(project)하는 방법으로서,
살포 부재(1; 101; 201; 301; 401)에 코팅 재료를 공급하는 단계;
살포 부재의 유동 표면(11; 211; 311; 411)의 상류측 부분(11.1; 311.1)에 배치된 공기 토출기(30; 130; 230; 330; 430)를 이용하여, 유동 표면(11; 211; 311; 411)에 의하여 한정된 체적의 반경방향(Y1; Y401) 내측에 위치된 영역 안으로 공기를 분사하는 단계; 및
공기 분사 수단(3; 103; 203; 303; 403) 안으로 유동하는 하나 이상의 공기 유동을 연속 모드(continuous mode), 가변 모드(variable mode), 또는 직접 모드(direct mode)로 선택하는 단계;를 포함하는, 코팅 재료 투사 방법.
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